Stampa 3D a getto d’inchiostro

La stampa 3D rappresenta la naturale evoluzione della stampa 2D e permette di avere una riproduzione reale di un modello 3D realizzato con un software di modellazione 3D.
L’idea di una prototipazione su richiesta economica è stata concepita per la prima volta da alcuni sviluppatori visionari MIT, i quali nel 1933 svilupparono un metodo di prototipazione rapido ed economico ovvero la stampa 3d.
Con la fondazione di Zcorporation nel 1944 da parte di alcuni di questi stessi sviluppatori, l’azienda si ripromise di rendere la prototipazione alla portata di qualsiasi progettista o ingegnere.
Negli ultimi anni il costo delle stampanti 3D si è considerevolmente contratto, rendendole economicamente accessibili alle piccole e medie imprese e favorendone l’ingresso nel mondo degli uffici.
La tecnologia trova anche uso nel settore della gioielleria, calzoleria, progettazione industriale, architettura, automotiva, aerospaziale, medico e dentistico.

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Per fare la stampa 3D sono disponibili numerose tecnologie concorrenti. Le loro differenze principali riguardano il modo in cui sono costruiti gli strati per creare le parti.
Ogni metodo ha i suoi vantaggi e inconvenienti, e conseguentemente alcune società offrono una scelta tra polvere e polimero come materiale dal quale l’oggetto è ricavato.
Generalmente, i fattori principali presi in considerazione sono la velocità, il costo del prototipo stampato, il costo della stampante 3D, la scelta dei materiali, le colorazioni disponibili, ecc.
Il sistema più veloce, e che permette una stampa interamente a colori, è quello a getto d’inchiostro, esattamente come la stampante tradizionale.

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A.filtro automatico dell’aria
garantisce che tutta la polvere rimanga all’interno dei confini della macchina, emettendo solo aria pulita nell’ambiente dell’ufficio o della stanza di lavoro.
B.cartuccia del collante
contiene materiale adesivo a base acquosa che solidifica la polvere.
C.camera di lavoro
area in cui viene prodotta la parte
D.carrello
scorre lungo il telaio per posizionare le testine di stampa
E.compressore
genera aria compressa per rimuovere la polvere dalle parti finite
F.filtro dei materiali di scarto
impedisce l’ingresso nell’alimentatore di qualsiasi particella solida durante il recupero della polvere dopo la costruzione, garantendo la buona riuscita della costruzione successiva.
G.scatola elettronica
computer integrato che controlla tutte le azioni della stampante
H.telaio
barra orizzontale che si sposta avanti e indietro su ogni strato.
I.alimentatore
contiene la polvere con cui viene creato il modello
J.serbatoio
raccoglie il collante delle cartucce di collante e lo fornisce al telaio.
K.stazione di servizio
pulisce automaticamente le testine quando necessario.
L.valvola del vuoto
rappresenta la mente del sistema di distribuzione della polvere che aspira la polvere della camera di lavoro, dai punti di eccedenza, dalla stazione di rimozione della polvere o dal tubo di aspirazione per riportarla nell’alimentatore.

Qualunque sia il programma che si sceglie per la modellazione assistita, si è in grado di creare un modello virtuale dell’oggetto che si desidera stampare.
L’obbiettivo fondamentale di una stampante 3d è quello di trasformare rapidamente un’idea in un oggetto fisico.
Generalmente l’idea è integrata in un modello informatico 3d creato mediante software CAD, 3d.
Tutti questi strumenti software esportano modelli 3d: una volta che si dispone di un progetto completato, basterà inviarlo alla stampante 3D con l’estensione di file standard (STL, “Standard Tessellation Language”).
Il file esportato è una mesh, ovvero una serie di trinagoli orientati nello spazio, che racchiude un volume 3d.
Tale mesh deve essere “a tenuta stagna” per consentire la realizzazione di un modello solido e non di semplici superfici prive di spessore.
In altre parole, il progetto a questo punto deve essere pronto per esistere nel mondo reale e non solo su un computer.
Il software, suddivide il file del modello 3d in centinaia di sezioni trasversali, digitali o strati.
Ogni sezione da 0,1 mm corrisponde a uno strato del modello da costruire mediante la stampante.
La stampante stampa ogni strato sopra l’altro costruendo la parte fisica nella camera di lavoro della macchina.
Una volta completato lo strato finale la stampante esegue un breve ciclo di asciugatura, quindi è possibile rimuovere l’oggetto fisico.

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La prima cosa da notare è che la stampa 3D è caratterizzata da una produzione “additiva”, il che significa che un oggetto solido tridimensionale viene costruito aggiungendo materiale a strati. Ciò è in contrasto con la fabbricazione “sottrattiva”, attraversa la quale un oggetto viene costruito tagliando o lavorando la materia prima in una forma desiderata.
Dopo che il file di disegno finito viene inviato alla stampante 3D, si sceglie un materiale specifico. Questo, a seconda della stampante, può essere in gomma, materie plastiche, carta, materiali poliuretanici simili, metalli e altro ancora.
I processi di stampa variano, ma il materiale è di solito spruzzato, spremuto o altrimenti trasferito dalla stampante su di una piattaforma. Poi, una stampante 3D svolge dei passi (proprio come una stampante a getto d’inchiostro) sulla piattaforma.
In particolare deposita strato dopo strato del materiale per creare il prodotto finito (se guardate da vicino un oggetto stampato in 3D noterete subito gli strati). Questo può richiedere diverse ore o addirittura giorni a seconda delle dimensioni e della complessità dell’oggetto.
Il livello medio degli strati è di circa 100 micron (0,1 millimetri), ma alcune stampanti, come la Objet Connex, possono anche depositare strati sottili di 16 micron.
Ormai, come già detto in precedenza, si può fare qualsiasi cosa con una stampante 3D. Anche del cibo commestibile. Attualmente, però, il loro utilizzo è incentrato principalmente nel settore sanitario.

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1.
la stampante si scalda, riempie la camera di lavoro con materiale di costruzione e, se necessario, riallinea automaticamente le testine di stampa
2.
la stampante avvia la creazione del modello, depositando uno strato di polvere
3.
il carrello di stampa si sposta sullo strato depositando il collante (e gli inchiostri per il modello a colori) sul pattern della prima sezione.
I punti 2 e 3 verranno ripetuti fino al completamento del modello.
Il collante solidifica la polvere nella sezione trasversale del modello, lasciando il resto della polvere asciutta per consentirne il recupero.
4.
dopo ogni strato, il pistone sotto la camera di lavoro abbassa la base di polvere per preparare lo strato successivo.
5.
al termine dell’operazione il modello rimane nella povere per l’indurimento.
Al termine dell’indurimento la macchina aspira automaticamente la maggior parte della polvere attorno al modello e la recupera per utilizzarla nelle costruzione successive.

Purtroppo, e qui veniamo all’aspetto negativo di questa tecnologia, il prezzo di queste apparecchiature è ancora parecchio elevato. Le stampanti più piccole, progettate per i giocattoli ed altri piccoli gadget, hanno un costo vicino ai 1.000 dollari. I modelli più professionali possono costare da $ 14,900 a $ 59,000. I modelli di altissimo livello, destinati all’industria, possono raggiungere cifre vicine ai $ 600.000.
Poiché i prototipi perdono valore quando sono necessari tempi lunghi per realizzarli, il fattore del “tempo di costruzione” della parte è fondamentale nell’ambito della stampa 3d.
Sin dall’inizio si è impegnata a fornire la prototipazione più veloce possibile per consentire ai clienti di creare un oggetto nell’arco di ore anziché di giorni.
Le stampanti possono creare modelli alla velocità di 25 mm all’ora.
Questo significa che un tim è in grado di stampare più parti dell’altezza di 50 mm in appena un paio di ore.

Fonti:

http://pdf.directindustry.it/pdf/3d-systems/documento-tecnico-impara-come-funziona-stampa-3d-getto-inchiostro/19418-135847.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Stampa_3D

http://tech.net1news.org/stampanti-3d-nuova-frontiera-della-tecnologia-consumer.html

http://hardware.hdblog.it/2013/04/06/stampa-3d-ecco-come-funziona/

http://www.pmi.it/tecnologia/prodotti-e-servizi-ict/news/71663/stampa-3d-prospettive-di-mercato.html

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